作者约翰·格林沃尔德，普林斯顿等离子体物理实验室 物理学家董传飞从他的水星论文图像
信用:艾丽·斯塔克曼/通信办公室 水星是离太阳最近的行星，它与地球的区别在于，它是太阳系中两个多山的行星之一，拥有一个全球磁场，可以屏蔽宇宙射线和太阳风
现在，由普林斯顿大学太阳物理中心的物理学家董传飞和美国宇航局领导的研究人员
S
美国能源部普林斯顿等离子体物理实验室(PPPL)开发了第一个详细的模型，描述了磁化风和地球周围的磁场(或磁层)之间的相互作用——这些发现可能会提高对地球周围更强磁场的理解
基本工具 董使用了一种新的三维模拟代码“Gkeyll”，它将微观尺度行为的物理学融入到一个复杂的宏观尺度模型中
此次模拟将为前往水星的双卫星BepiColombo任务提供一个基本工具，董是飞船上四个仪器套件的联合研究员
该国际任务以帕多瓦大学已故数学家朱塞佩·科伦坡命名，由欧洲和日本航天局于2018年发射，计划于2025年抵达水星并开始轨道运行
“我们将提供基于该模型的数字信息，这将有助于任务理解其发现，”董说，他是《地球物理研究快报》上描述该模型的一篇论文的主要作者
等离子体，由带正电荷的原子核和带负电荷的电子组成的物质状态，占可见宇宙的99%
磁重联，等离子体中磁力线的合并和剧烈分离，调节着水星磁层，它比地球的磁层小得多，但更具动态
当太阳风撞击水星磁气圈时，重联发生，导致它的磁场从磁气圈的前部或白天循环到后部或夜晚，在那里重联再次发生，磁场循环回到白天
研究小组通过用Gkeyll模拟前所未有的10个不同的变量，捕捉到了这一过程的物理过程
该模型捕捉到了重联点附近电子运动的重要方面，这是该过程中一个重要但鲜为人知的方面，与2011年至2015年围绕水星运行的美国国家航空航天局水星表面、空间环境、地球化学和测距(MESSENGER)卫星的观测结果非常吻合
双方现在 虽然单卫星信使号不能同时从水星的白天和夜晚收集数据，但双卫星北斗卫星任务将探索磁层的两侧
此外，由于信使号的近点，或最靠近水星的路径，在北半球，南半球和它的磁场还没有被完全研究
BepiColombo任务将覆盖两个半球
水星的一个特点是它的磁场在北半球比在南半球强三倍，这与地球磁场基本相同相反
在两颗行星上产生磁场的是它们导电的熔融核心中不断移动的液态铁
在水星中，异常大的核心延伸超过内部半径的80%，将磁场与产生磁场的核心紧密耦合
新模型使董和他的团队能够探索水星磁层的许多关键特征，如太阳风和磁场之间的边界重联以及磁场的来回循环
该模型揭示了电子物理在重联过程中的重要作用，重联过程是“无碰撞”的，因为空间中相距甚远的等离子体粒子并不经常碰撞
该模型进一步揭示了磁层和大铁芯之间的紧密耦合有助于保护水星免受太阳风的侵蚀
关键的一步 董说，这些发现“代表了建立创新的革命性方法的关键一步”，以提高对太阳风与最靠近太阳的行星的不平衡磁层接触背后的物理学的理解
该论文的合著者、普林斯顿太阳物理中心主任阿米塔瓦·巴塔查尔吉(Amitava Bhattacharjee)说:“川飞的工作是一个宝贵的里程碑，它验证了我们在行星空间天气建模方面的努力，并为预测地球上的低强度和极端空间天气事件奠定了基础。”
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
